压力容器检验与危险源的控制措施研究

杜汉伟

（重庆市特种设备检测研究院，重庆 401121）

1 压力容器检验的目的与内容

在压力容器的使用过程中，需要对压力容器开展定期检验，其目的是根据相关的安全技术规范对压力容器的安全状况进行符合性验证，防止压力容器失效事故，特别是危害最严重的破裂爆炸事故的发生，检验人员可依据压力容器的真实运行状况制定有目的的检验计划与方案，一般而言，压力容器的定期检验包含资料审查，宏观检验、壁厚测定、表面缺陷检测、安全附件检验为主，必要时增加埋藏缺陷检测，材料分析、密封紧固件检验、强度校核、耐压试验、泄漏试验等项目。

定期检验的项目。

压力容器的定期检验一般情况下应在设备彻底停机后才可以进行，基于对专业能力等要素的考虑，此项工作通常由专业的检验机构承担推动。

定期检验时，依据宏观检验部位和检验特性的差别，宏观检验可分成内部结构检查与外部宏观检验两大部分。外部宏观检验内容如下：检查压力容器本体、接管部位或对接焊缝等位置有无发生裂纹、形变、泄漏、过热等状况。检查压力器外表面的受腐蚀状况、外保温层有没有损坏、跑冷、脱落等问题，检查排放（疏水、排污）装置和泄漏信号指示孔的堵塞、腐蚀、沉积物等。

检查压力容器与其周边的管路或部件等物件中间是否存有互相摩擦状况，是否有造成不寻常的震动、声响等；检查压力容器的安全附件；检查压力容器的支撑、支座等部件的损坏水平，确定其是否存在下移、歪斜、开裂等问题，检验压力容器运行的可靠性，当压力容器的安全状况等级定为4级时应特别留意这一问题，查看其监控运行措施是否得当和得到落实，对提出的问题是否得到解决。内部宏观检验除按以上外部宏观检验的全部范围外，还应检验压力容器各关键结构，包含但不限于开孔处、封头、焊接接头、排污口、筒体与封头的连接部位、检验压力容器的几何尺寸、表面缺陷、厚度、材料，关键是检验承压部件的材料是否发生劣化，检验保温层、堆焊层、金属材料内衬等是不是完好无缺。

根据压力容器具体运行状况和安全状况等级等要素来确定压力容器的检验周期，合乎目前压力容器维护保养的必需。按照《固定式压力容器安全技术监察规程》相关条款，针对出厂品质合格的盛装干燥无腐蚀惰性气体的压力容器，或者有可靠耐腐蚀衬里或者热喷涂金属涂层的压力容器，在通过一至两次的定期检验，确认腐蚀轻微或衬里完好的，检验人员可酌情考虑延长其定期检验的周期时间。

2 压力容器检验全过程中重大危险源的剖析

压力容器检验全过程中重大危险源的出现不但会中断压力容器的运转，还有可能导致重大事故。为防止各种各样风险情形的产生，务必对检验全过程中的危险源开展进一步的探讨剖析，并及时对其采取清除对策。压力容器检验全过程中的危险源关键点有以下多个方面。

2.1 压力容器本体的质量缺陷

压力容器本身质量缺陷是导致检验安全隐患的主要客观性危险源之一。现阶段交付使用的压力容器普遍具有大型化、高参数化、使用介质多样、运行状况复杂等特性，其中包括数不胜数的形形色色的预制构件，扩大了压力容器受损的总体目标范畴。随着压力容器使用年限的增加，一部分预制构件所受耗损很有可能已超出本身载荷限制，与此同时，还规定压力容器的一些安全附件以及保护装置，也能时时刻刻高效率运行，假如这其中某一环节发生了问题，压力容器安全运行的稳定度将骤降。

2.2 压力容器的异常操作

在压力容器的使用过程中，由于非专业操作人员的不正常操作造成压力容器使用过程中的潜在危险存在，如压力和温度的变化波动较大，这在一些需要控制压力来源的压力容器中最为常见，手动控制压力来源不稳定，造成容器急剧升温升压，频繁地开车或停车操作等，会导致接管或设备本体震动频繁，接管进出部位震动和介质的冲刷等加剧，容器的抗疲劳能力水平因此受到较大影响，为压力容器的安全运行埋下隐患。

2.3 应力腐蚀

压力容器使用介质复杂，在一些特定的压力容器中，因为其使用的材料、介质，当在一定的温度，压力、介质浓度处在某一特定范围后就会导致应力腐蚀现象的出现，这种现象在很多大型化工设备中出现，如液化石油气储罐、轻烃储罐、液氨储罐，并且时有爆炸破裂事故发生，经过最后的事故调查发现，应力腐蚀是导致事故发生的重大根源之一，一些煤化工设备、石油炼化设备等，某些原料的储存设备等都可能因为某些介质，如硫化氢、一氧化碳，碱性离子等都会造成压力容器的应力腐蚀，还有氯离子对奥氏体不锈钢材料的应力腐蚀等。

2.4 咬边与裂纹

在检验工作中经常发现一些压力容器存在较为严重的咬边或者裂纹，咬边这一问题的存在是在出厂时遗留的缺陷，在某些焊缝咬边位置，焊缝余高过高部位，焊接收弧部位，应力集中部位，制造过程中强力组装部位如筒体与封头的丁字头部位，工卡具的焊迹部位时常会发现裂纹，有些是表面的，有些是具有一定深度的，这些裂纹的存在对于处在低温、交变应力工况的压力容器是相当危险的，其发生断裂的概率要大得多。

2.5 压力容器超压运行

压力容器在运行过程中，因为某些化学反应会产生大量气体，当安全阀等排放装置失效或被堵塞，或不能及时顺利排出，就会致使容器当中的压力快速增长。另外，储存液化气体的容器当遇到过量充装或高温时，也会导致容器中的压力急剧升高，长期处于超压运行的压力容器，其容器材料承压极限强度会遭到破坏，严重时就会导致压力容器的破裂。

3 压力容器检验中危险源的控制方法

在全方位发掘、探查出压力容器制造，使用、检验全过程中的危险源后，应立即对症采取有效的防控措施，防止危险源的恶变与蔓延，提升检验检测工作中的实际效果和品质，提高压力容器工作中的安全系数和可靠性。

3.1 压力容器本体质量缺陷的控制

严格落实压力容器制造企业主体责任，压力容器的制造单位应按照相关设计制造规范，从设计、原材料的采购验收、制造、工艺等进行全过程的控制，让压力容器质量保证体系在制造单位得到良好运转并得以实施是一大关键点。

3.2 压力容器异常操作的控制

严格落实压力容器操作规程，若能用有效的自动化控制就要防止人为的错误操作造成容器抗疲劳水平大幅下降出现破裂。

3.3 腐蚀断裂的控制

腐蚀会减少金属材料有效截面积，并容易在材料表面形成有应力集中的缺口，在腐蚀介质以及应力的共同作用下使得缺口进一步向材料内部延伸扩展，加速腐蚀速度，压力容器的腐蚀破裂绝大多数都是应力腐蚀破裂，腐蚀破裂是指在腐蚀性介质的作用下，压力容器组织结构出现由厚变薄的一个变化。由此会对容器材料造成力学性能的危害。控制腐蚀断裂的方法有以下几个方面：（1）合理设计以及合理地制造工艺，从而避免高应力区域的出现，消除焊接残余应力。（2）选择合适的与介质相容的抗腐蚀材料。（3）采取必要的防腐蚀措施，如化学防腐等，使腐蚀介质与承压部件隔离，或者降低腐蚀介质的含量。（4）在压力容器的使用过程中，做好定期检验及日常维护保养。

3.4 韧性断裂的控制

韧性断裂是压力容器在载荷作用下，产生的应力达到所用材料的强度极限临界点，即由于一次应力过高而引起的断裂，导致一次应力过高的原因有两个方面，一是承压部件厚度过薄，二是内压过高。控制韧性断裂的方法有以下2个方面：（1）严格设计制造用材，防止以薄代厚，以低强度级别材料代替高强度级别材料。（2）防止使用过程中的腐蚀减薄未被发现，因此，在定期检验时对典型部位的宏观检验以及测厚必不可少，及时发现因腐蚀、冲刷，机械磨损等原因造成的减薄。

3.5 脆性断裂的控制

脆性断裂是变形量很小，且在容器壳体中的应力值远低于材料的强度极限时发生的断裂，这种断裂是在较低应力状态下发生，因此又称为低应力脆断，压力容器上存在裂纹也是发生脆性断裂的主要诱因之一。控制脆性断裂的方法有以下几个方面：（1）设计制造时合理选材，合理的焊接工艺以及热处理防止材料脆化。（2）控制使用环境温度或使用介质温度，防止材料在低温下发生材料脆化。（3）控制好原始制造缺陷，如咬边、表面裂纹和焊缝余高过高等。

3.6 疲劳断裂的控制

使用中的压力容器，在循环或交变载荷作用下，经历一定的循环次数后产生裂纹和突然发生断裂的过程，称为疲劳断裂。疲劳有裂纹的萌生、扩展和最后断裂3个阶段，裂纹萌生于局部应力较高的部位，破裂发生在压力容器工作时。

控制疲劳断裂的方法有以下几个方面：（1）合理的结构设计，防止应力集中，大开孔未得到补强，不焊透的焊接结构等。（2）防止不正常的操作，压力、温度的急剧或大范围波动等。（3）严格控制容器的制造质量，如错边、棱角度超差、余高过高且不圆滑过渡，严重的焊接缺陷等。

3.7 加强压力容器危险源的控制和信息反馈

为了预防压力容器存在危险源进一步扩散和发展，一方面，在压力容器检验全过程中，对各类检验数据都应被翔实的记录并将意见反馈给相关质量管理和安全管理部门，可以推动危险源信息反馈系统的逐步完善，为按时、定时的管控检测的推行带来了资源优势，为危险源的提早预防奠定基础，进而减少安全生产事故发生的风险性，保护人民的生命安全，防止经济损失。另一方面，针对已经有的危险源专业技术人员应开展详尽的勘测，并将所得的信息内容即时意见反馈给上级领导管理层，便于尽快科学研究关于危险源的应对措施，能够更好地部署安排，那样有益于危险源的彻底消除。

3.8 严格控制压力容器选材及其制造工艺

压力容器的设计选材的合理程度会直接影响压力容器的正常运行效率和工作使用寿命长短，在压力容器的制造中，应严格按质量管理体系及相关制作工艺要求最大程度地用最好的技术和工艺制做出无限接近满足生产需求的压力容器。

在压力容器的组对过程中，防止过大的错边，焊接过后过大的棱角度、不圆度等，另外，也要注意压力容器制作过程中所用的焊接工艺和方法，控制压力容器的焊接质量，减少咬边尺寸、深度，防止过高的焊缝余高，焊接过程中采用合理的焊接工艺，也能延长压力容器的使用寿命。

4 结语

压力容器作为我国工业生产过程中的重要设备，有着举足轻重的地位和作用，它可以更好地促进国民经济的发展，想让生产工作顺利开展，压力容器运转就要有很强的可靠性，所以要对压力容器做定期检验，这是一项非常必要的工作，也是不可缺少的环节。为此要建立完善的监管机制，采用科学合理的监管措施，运用有效的检验方式方法，加大压力容器危险源的识别力度，消除检验过程中各式各样的问题，确保压力容器最大程度上安全、高效地运行。